《简单数据结构》课件

《简单数据结构》ppt课件THE FIRSTLESSON OFTHE SCHOOLYEARCONTENTS目录•引言•线性数据结构•树形数据结构•图数据结构•哈希表数据结构•数据结构算法应用01引言数据结构的重要性010203提高程序效率解决问题培养逻辑思维合理的数据结构能够使程序更加数据结构是解决问题的重要工具，学习数据结构有助于培养逻辑思高效，减少不必要的计算和查找通过合理的数据结构可以更有效维和问题解决能力，对个人和职时间地存储、检索和管理数据业发展都有很大帮助数据结构的定义01数据结构是一种组织和表示数据的方式，它涉及到数据的逻辑结构和物理结构02逻辑结构是指数据元素之间的逻辑关系，包括线性结构、树形结构、图形结构等03物理结构是指数据元素在计算机中的存储方式，包括顺序存储和链式存储数据结构的应用场景010203数据库系统操作系统人工智能数据库系统中的表、索引、操作系统的文件系统、内机器学习、神经网络等领视图等都是数据结构的实存管理等都涉及到数据结域中，数据结构也扮演着际应用构的应用重要的角色01线性数据结构数组总结词详细描述数组是一种线性数据结构，它使用连续的数组由一系列相同类型的元素组成，每个内存空间来存储数据元素可以通过其索引来访问数组的大小是固定的，一旦创建，其大小不能改变注意事项适用场景数组的大小和类型在创建时需要预先确定，适用于需要快速访问和操作大量数据的情如果需要动态调整大小，可以考虑使用其况，但不适合频繁插入和删除元素的操作他数据结构，如链表或动态数组链表链表是一种线性数据结构，它使用非连续的内存空间来存储数总结词据链表由一系列节点组成，每个节点包含数据和指向下一个节点详细描述的指针链表的大小是动态的，可以根据需要添加或删除节点适用于需要频繁插入和删除元素的情况，但访问元素的时间复适用场景杂度较高链表的插入和删除操作需要修改指针，需要注意指针的正确性注意事项和内存管理问题栈和队列总结词详细描述栈和队列是特殊的线性数据结构，它们遵循特定的操作规栈遵循后进先出（LIFO）的原则，只能在一端进行插入则和删除操作；队列遵循先进先出（FIFO）的原则，只能在另一端进行插入和删除操作适用场景注意事项栈适用于需要后进先出操作的情况，如函数调用栈、括号栈和队列的操作都有相应的限制，需要注意操作的正确性匹配等；队列适用于需要先进先出操作的情况，如任务调和适用场景度、打印队列等01树形数据结构二叉树二叉树的定义二叉树是一种树形数据结构，其中每个节点最多有两个子节点，通常称为左子节点和右子节点二叉树的分类根据节点的度数，二叉树可以分为满二叉树、完全二叉树和平衡二叉树等二叉树的遍历二叉树的遍历是指按照某种顺序访问树中的节点，常见的遍历方式有前序遍历、中序遍历和后序遍历树树的定义树的性质树的表示方法树是一种递归定义的数据树具有层次性、有序性和树可以使用多种方式表示，结构，其中每个节点可以无环性等性质如嵌套结构、邻接矩阵和有多个子节点，但只有一邻接链表等个父节点森林森林的性质森林具有层次性和有序性等性质森林的定义森林是一种数据结构，它由若干棵树组成，每棵树可以有多个节点和多条边森林的应用森林在计算机科学中有着广泛的应用，如文件系统、数据库索引和图形渲染等01图数据结构无向图定义特性无向图是由顶点和边组成的数据结构，其中边的两个端点都是顶点，且边不具有方向性边没有方向表示应用通常使用邻接矩阵或邻接表来表示无向图无向图广泛应用于社交网络、路由协议和电路设计等领域有向图定义表示有向图是由顶点和有方向的边通常使用邻接矩阵或邻接表来组成的数据结构表示有向图特性应用边的两个端点分别是起点和终有向图广泛应用于流程图、网点，方向从起点指向终点络流量和电路设计等领域图的遍历算法深度优先遍历（DFS）广度优先遍历（BFS）Dijkstra算法Floyd-Warshall算法从某个起始顶点开始，尽可能从某个起始顶点开始，首先访用于在有向图中寻找从起点到用于在无向图中寻找所有顶点深地搜索图的分支，直到达到问离起始顶点最近的顶点，然其他顶点的最短路径之间的最短路径终点或无法再深入为止，然后后逐渐向外扩展，直到所有顶回溯到前一个顶点继续搜索，点都被访问过直到所有顶点都被访问过01哈希表数据结构哈希表的定义和性质哈希表是一种通过哈希函数将键映射到桶中的数据结构，用于快速查找、插入和删除键值对冲突解决当两个不同的键哈希到同一哈希表具有以下性质个桶时，需要设计冲突解决策略，如链地址法或开放地址法易扩展随着数据的增加，可以动态地高效性通过哈希函数将键映射到桶中，添加更多的桶来提高性能可以快速定位到对应的值哈希表的实现方式基于数组的哈希表01使用数组作为桶的存储结构，每个数组元素可以存储多个链表节点基于链表的哈希表02每个桶由一个链表组成，当发生冲突时，将新节点添加到链表中基于二叉树的哈希表03使用二叉搜索树作为桶的存储结构，可以快速查找和删除节点哈希表的应用场景缓存系统哈希表可以用于缓存常用数据，提高数据访问速度数据库索引数据库中的索引可以使用哈希表实现，加速查询速度分布式系统在分布式系统中，哈希表可以用于实现数据分片和负载均衡01数据结构算法应用排序算法冒泡排序通过重复地遍历待排序的数列，一次比较两个元素，如果他们的顺序错误就把他们交换过来遍历数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换，也就是说该数列已经排序完成选择排序在未排序的序列中找到最小（或最大）元素，存放到排序序列的起始位置，然后再从剩余未排序的元素中继续寻找最小（或最大）元素，然后放到已排序序列的末尾以此类推，直到所有元素均排序完毕插入排序将待排序的元素插入到已经排好序的有序序列中，从而得到一个新的、个数更增多的有序序列查找算法线性查找二分查找从列表的一端开始，逐个检查每个元素，直在已排序的列表中查找特定元素的搜索算法到找到所需的元素或检查完整个列表搜索过程从列表的中间元素开始，如果中间元素正好是要查找的元素，则搜索过程结束；如果某一特定元素大于或者小于中间元素，则在列表大于或小于中间元素的那一半中查找，而且跟开始一样从中间元素开始比较如果在某一步骤列表为空，则代表找不到图的最短路径算法Dijkstra算法用于在有向图中查找单源最短路径的算法它采用贪心策略，按照路径长度递增的顺序来生成最短路径Bellman-Ford算法用于查找带权有向图中单源最短路径的算法它采用动态规划的思想，通过不断更新节点间的距离来找到最短路径感谢观看THANKSTHE FIRSTLESSON OFTHE SCHOOLYEAR。